W 1974 roku przyznano mu nagrodę Dannie Heineman Prize for Mathematical Physics.
W 1983 roku wspólnie z Williamem Fowlerem otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za sformułowanie powszechnie dziś akceptowanej teorii o późnych stadiach ewolucji masywnych gwiazd (obliczenia wykonane w 1928 roku, na samym początku kariery naukowej). Obliczeń dokonał podczas podróży do Anglii na studia, do ówczesnego specjalisty od teorii względności, Arthura Stanleya Eddingtona. Wykazał istnienie maksymalnej możliwej masy białego karła – „granicy Chandrasekhara”. Wnioski z obliczeń zostały wówczas odrzucone przez Eddingtona. Po tym zajął się innymi problemami astronomii, m.in. ewolucją gromad gwiazd.
W 1984 roku otrzymał od Londyńskiego Towarzystwa Królewskiego Medal Copleya, natomiast dwa lata później niemieckie Towarzystwo Astronomiczne (niem. Astronomische Gesellschaft) uhonorowało go Medalem Karla Schwarzschilda w następstwie wykładu o „estetycznych podstawach ogólnej teorii względności”. W 1985 roku osiągnął status emeryta na Uniwersytecie Chicagowskim, jednak z uczelnią tą był związany aż do śmierci.
Życie prywatne Podczas ostatnich dwóch lat studiowania na Presidency College w Madrasie Subrahmanyan Chandrasekhar nawiązał bliższą relację z o rok młodszą od niego Lalithą Doraiswamy.